第5章 原子世界探秘（Word版含答案）

第5章原子世界探秘
一、选择题（共15题）
1．在氢原子能级图中，横线间的距离越大，代表氢原子能级差越大，下列能级图中，能形象表示氢原子最低的四个能级是（　　）
A． B．
C． D．
2．如图，为氢原子能级图；金属钾的逸出功为2.25eV，则下面有关说法正确的是（　　）
A．处于基态的氢原子能吸收13.0eV的光子后跃迁至n=3能级
B．大量处n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可辐射出5种不同频率的光
C．用处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁所辐射出的各种色光照射金属钾，都能发生光电效应
D．用大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁所辐射出的光照射金属钾，所产生光电子的最大初动能为10.5eV
3．对图中的甲、乙、丙、丁图，下列说法中正确的是（　　）
A．图甲中，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
B．图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从bb′面射出
C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的
D．图丁中的M、N是偏振片，P是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，光屏P上的光亮度将发生变化，此现象表明光是横波
4．某个氢原子受激发后跃迁到 的能级，则该氢原子可能发出的光子数为（　　）
A．1 B．4 C．5 D．6
5．已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量为En= ，其中n=2，3，4……已知普朗克常量为h，电子的质量为m。巴尔末线系是氢原子从n≥3的各个能级跃迁至n=2能级时辐射光的谱线，则下列说法中正确的是（　　）
A．巴尔末线系中波长最长的谱线对应光子的能量为3.40eV
B．氢原子从基态跃迁到激发态后，核外电子动能减小，原子的电势能增大，动能和电势能之和不变
C．基态氢原子中的电子吸收一频率为 的光子被电离后，电子速度大小为
D．一个处于n=4的激发态的氢原子，向低能级跃迁时最多可辐射出6种不同频率的光
6．如图，在 粒子散射实验中，图中实线表示 粒子的运动轨迹，假定金原子核位置固定， 为某条轨迹上的三个点，其中 两点距金原子核的距离相等（　　）
A．卢瑟福根据 粒子散射实验提出了能量量子化理论
B．大多数 粒子击中金箔后几乎沿原方向返回
C．从 经过 运动到 的过程中 粒子的电势能先减小后增大
D． 粒子经过 两点时动能相等
7．如图所示为氢原子能级图，以及从 、4、5、6能级跃迁到 能级时辐射的四条光谱线。则下列叙述正确的有（　　）
A． 、 、 、 的频率依次增大
B．可求出这四条谱线的波长之比， 、 、 、 的波长依次增大
C．处于基态的氢原子要吸收 的能量才能被电离
D．如果 可以使某种金属发生光电效应， 一定可以使该金属发生光电效应
8．如图所示为氢原子的能级分布图，一群处于n＝5能级的氢原子向低能级跃迁时，可辐射不同频率的光子，将辐射出的光子照射到逸出功为3.20eV某金属表面，下列说法正确的是（　　）
A．可辐射4种不同频率的光子
B．氢原子从n＝5能级跃迁到n＝4能级，辐射的光子频率最大
C．辐射出的所有光子照射到该金属表面，均能发生光电效应
D．从该金属表面逸出的光电子的最大初动能的最大值为9.86eV
9．根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到大量处于基态（量子数 ）的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出 种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为（　　）
A． B． C． D．
10．下列说法正确的是 （　　）
A．在黑体辐射中随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都会增加，另一方面辐射强度的极大值 向波长较长的方向移动
B．振动的带电微粒辐射或吸收的能量可以是任意数值
C．动能相同的质子和电子相比，质子的波动性更为明显
D．不确定性关系适用于电子和光子等微观粒子，也适用于其他宏观物体
11．用频率为 的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为 、 、 的三条谱线，且 > > ，则
A． < B． = +
C． = + + D．
12．某金属的逸出功为1.75eV，一群处于基态 的氢原子吸收能量被激发后，辐射出的光子中只有三种光子可以使该金属发生光电效应，则氢原子吸收的能量不超过（　　）
A．12.75eV B．12.09eV C．10.20eV D．1.89eV
13．下列说法中正确的是（　　）
A．液体中的扩散现象是由于液体的对流形成的
B．扩散现象和布朗运动都和温度有关，所以都是分子的热运动
C．各种原子的线状谱中的亮线和它的吸收光谱中的暗线是一一对应的
D．为了保存玉米地的水分，可以锄松地面，破坏土壤里的毛细管
14．图示是氢原子的能级示意图，大量处于基态的氢原子吸收了某种单色光的能量后能发出6种不同频率的光子，分别用它们照射某种金属板时，只有频率分别为v1、v2、v3、v4（v1＞v2＞v3＞v4）的四种光能发生光电效应。则普朗克常量可表示为（　　）
A． B． C． D．
15．下列说法正确的是（　　）
A．一个中子和一个质子结合生成氘核时，会发生质量亏损
B．一个处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁，可能产生6种不同频率的光子
C．氡（ ）衰变的半衰期为3.8天，升高温度后其半衰期将小于3.8天
D．核反应 是轻核的聚变
二、填空题
16．1911年卢瑟福依据α粒子散射实验中α粒子发生了　 　（选填“大”或“小”）角度散射现象，提出了原子的核式结构模型。若用动能为1 MeV的α粒子轰击金箔，其速度约为　 　m/s。（质子和中子的质量均为1．67×10－27kg，1 MeV＝106eV）
17．巴耳末系谱线波长满足巴耳末公式 ＝R ，式中n＝3，4，5…在氢原子光谱可见光区，最长波长与最短波长之比为　 　。
18．氢原子第n能级的能量为En＝ ，其中E1是基态能量．若某氢原子发射能量为－ E1的光子后处于比基态能量高－ E1的激发态，则该氢原子发射光子前处于第　 　能级；发射光子后处于第　 　能级．
19．原子半径大小的数量级为　 　m. 。原子核半径大小的数量级为　 　m.
20．如图，一群处于n＝5能级的氢原子在向n＝1的能级跃迁的过程中，放出　 　种频率不同的光子；放出的光子的最小能量为 　 　eV.
三、综合题
21．在氢原子的光谱的紫外区的谱线系中有多条谱线，试利用莱曼系的公式 ＝R ，n＝2，3，4，…，计算紫外线的最长波和最短波的波长。
22．若氢原子的核外电子绕核做半径为r的匀速圆周运动，则其角速度ω是多少 电子绕核的运动可等效为环形电流，则电子运动的等效电流I是多少 （已知电子的质量为m，电荷量为e，静电力常量用k表示）
23．处在激发态的氢原子向能量较低的状态跃迁时会发出一系列不同频率的光，称为氢光谱。氢光谱的波长λ可以用下面的巴耳末—里德伯公式表示： ＝R ，n、k分别表示氢原子跃迁前后所处状态的量子数，k＝1，2，3，…对每一个k，有n＝k＋1，k＋2，k＋3，…R称为里德伯常量，是一个已知量。对于k＝1的一系列谱线其波长处在紫外线区，称为莱曼系；k＝2的一系列谱线其波长处在可见光区，称为巴耳末系。用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验，当用莱曼系波长最长的光照射时，遏止电压的大小为U1，当用巴耳末系波长最短的光照射时，遏止电压的大小为U2，已知电子的电荷量为e，真空中的光速为c，试求：普朗克常量和该种金属的逸出功。
答案部分
1．C
2．D
3．D
4．A
5．C
6．D
7．A
8．D
9．A
10．D
11．B
12．B
13．C,D
14．B,D
15．A,D
16．大；6．9×106
17．
18．4；2
19．10－10；10－15
20．10；0.31
21．解:根据莱曼系公式：
＝R ，n＝2，3，4…
可得λ＝
当n＝2时波长最长，其值为
λ＝ ＝ m＝1．21×10－7 m
当n＝∞时，波长最短，其值为
λ＝ ＝ m＝9．10×10－8 m
22．解:电子绕核运动的向心力是库仑力，因为 =mω2r
所以ω=
其运动周期为T=
其等效电流I=
23．解:设金属的逸出功为W，光电效应所产生的光电子的最大初动能为Ekm，
由动能定理知：Ekm＝eUc，
对于莱曼系，当n＝2时对应的光波长最长，设为λ1，
由题中所给公式有： ＝R ＝ R，
波长λ1对应的光的频率ν1＝ ＝ Rc；
对于巴耳末线系，当n＝∞时对应光的波长最短，设为λ2，
由题中所给公式有： ＝R ＝ R，
波长λ2对应的光的频率ν2＝ ＝ Rc；
根据爱因斯坦的光电效应方程Ekm＝hν－W知；
Ekm1＝hν1－W，Ekm2＝hν2－W
又Ekm1＝eU1，Ekm2＝eU2
可解得：h＝ ，W＝